勘探地震风成环境系统研究

【摘要】地震勘探是油气资源勘探的主要方法。然而，在对实际地震勘探数据进行采集的过程中，总会伴随着各种随机噪声的干扰，导致了地震资料信噪比以及分辨率的降低。为了有效压制地震勘探中的随机噪声，需深入了解随机噪声的特点、产生机制等。地震勘探中，环境噪声在随机噪声中占有很大比重，而风成环境噪声又是环境噪声的主要成分，因此，需要对风成环境噪声的产生机制进行研究，也即对风成环境系统进行研究。把勘探区地形、地表条件（植被）、地表层地质条件以及检波器与地表的耦合程度等因素看作是一个系统，也即所谓的风成环境系统。通过对不同地区风成环境系统进行分析，就可以了解地形、近地表条件等因素对地震勘探随机噪声的影响，进而为消噪技术提高处理能力提供依据。因此，首先需要求解出勘探地震风成环境系统。本文采用反滤波理论对风成环境系统进行求解，并对其进行了初步探究。本文主要从两方面进行研究：首先，由于地震数据采集时的风速数据未知，文中采用分形布朗运动法对风速序列进行模拟。常用的分形布朗运动的实现方法有：泊松阶跃法、随机中点位移法、逐次随机增加法等。由于随机中点位移法是最基本也是最常用的方法，而且其运算效率较高，所以本文采用随机中点位移法对随机风序列进行建模。采用分形布朗运动模拟的风序列的谱，与理论风速谱Davenport谱的拟合程度较高，从而验证了分形布朗运动模拟风的可靠度。假设地震勘探初至前噪声完全是由风的影响产生的，而且认为风序列是风成环境系统的输入，利用反褶积（反滤波）的方法就可以反求勘探地震风成环境系统。所谓反滤波是某个滤波过程的逆过程。为了验证风成环境系统的可行性，文中进行了正演模拟。首先给定一个系统，用分形序列作为输入，与其进行卷积，得到输出。然后分别用雷克子波和分形序列作为输入，经过反滤波方法反求系统，结果用分形序列作为输入求得的系统与给定系统误差很小，而用雷克子波作为输入求得的系统与给定系统差异很大，从而验证了所采用的模型的有效性。最后，利用不同勘探区的实际地震记录中的初至前噪声作为输出，模拟的随机风序列作为输入，通过多次迭代求得了不同地区实际的勘探地震风成环境系统，并对系统特性进行了分析。结果表明，产生风成环境噪声的系统与地形有较大关系，而且林带区和沙漠区的系统近似为AR模型，而山地区和黄土塬区的系统近似为ARMA模型。通过本文研究，表明初至前噪声是与风及测区地形等综合因素有关，是对地震勘探随机噪声产生机理的有益探讨，补充了现有对地震勘探噪声的认识，为消噪技术提供基础。
【作者】张立超；
【导师】李月；
【作者基本信息】吉林大学，信号与信息处理，2014，硕士
【关键词】地震勘探；风成环境系统；分形布朗运动；反滤波；

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